基于并網(wǎng)及離網(wǎng)單相全橋逆變電路,提出并驗證了包含控制及調(diào)制電路在內(nèi)單相逆變器大信號模型快速建模仿真方法。理論計算方法可以獲得單相逆變器環(huán)路設(shè)計所需大信號數(shù)學(xué)模型,用于指導(dǎo)控制器設(shè)計;脈寬調(diào)制開關(guān)模型平均建模方法充分保留了原始電路結(jié)構(gòu)（如橋臂中點及電路接地點等）,有利于充分觀察內(nèi)部電路及端口電壓電流特征,尤其適合多變換器組合的系統(tǒng)級仿真�？梢灶A(yù)測的是,所提方法不受電路拓撲及控制方法限制,具有較好的普適意義。 

【文章來源】：電力系統(tǒng)自動化. 2017,41(03)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

并網(wǎng)模式全橋逆變器工作模態(tài)Fig．1Fullbridgeinverteroperationmodesingrid-connectedmode1．1并網(wǎng)模式

diLdt+ＲLiLdTs＜t＜Ts(2)對式(1)和式(2)整個開關(guān)周期平均，可得LfdiLdt=(2d－1)uin－u0－iLＲL(3)由式(3)可知，若視輸入電壓uin隨時間變化，則其與占空比d的乘積使得系統(tǒng)仍為典型的非線性時變系統(tǒng)。一般情況下，逆變器輸入電壓相對恒定，可認為uin=Uin，此時可以對式(3)進一步線性化。從另外一個角度看式(1)至式(3)，有LfdiLdt=uAB－u0－iLＲL(4)uAB=(2d－1)Uin=bpwmUin(5)雙極性調(diào)制全橋逆變器控制環(huán)路如圖2所示。圖2雙極性調(diào)制全橋并網(wǎng)逆變器控制環(huán)路Fig．2Controlloopforgrid-connectedfullbridgeinverterwithbipolarmodulation對于圖2中基于三角載波雙邊調(diào)制雙極性自然采樣調(diào)制器而言［23］，脈寬調(diào)制波的函數(shù)表達式為:bpwm(t)=M2cos(ωrt+θr)+∑∞m=12mπJ0mπM()2sinmπ()2cos(m(ωct+θc))+∑∞m=1∑±∞n=±12mπJnmπM()2sin(m+n)π()2cos(m(ωct+θc)+n(ωrt+θr))(6)圖2中調(diào)制波為iref(t)=Uref(ωrt+θr)，Uref為調(diào)制波有效值，ωr為調(diào)制波角頻率，θr為調(diào)制波初始相位;調(diào)制比M=2Uref/Ucarry，Ucarry為載波幅值;J0(z)和Jn(z)為貝塞爾函數(shù)，有Jn(z)=j－n∫2π0ejzcosθejnθd()θ/(2π)�？紤]到輸出濾波器設(shè)計，通常均能滿足將載波頻率尤其是其高次諧波、邊帶諧波濾除，可以認為僅保留基波分量，因此有bpwm(t)=M2cos(ωrt+θr)=iref(t)Ucarry(7

電路平均法，尤其是脈寬調(diào)制開關(guān)平均模型，通過僅對開關(guān)單元平均，保留其他電源、濾波器、負載等線性部分，物理意義明確，無須對不同場合重新計算，尤其適合于大系統(tǒng)仿真。這里針對如圖1所示全橋逆變器，提出將其拆分為兩個半橋單元，對其分別作基于脈寬調(diào)制開關(guān)模型平均的方法，其中a為有源端，p為無源端，c1和c2為半橋公共端，延續(xù)了傳統(tǒng)脈寬調(diào)制開關(guān)模型節(jié)點定義方法，其他無源電路保持不變，各支路電流ia1，ia2，ia，ic及端電壓uap，uc1c2，uc1p，uc2p見圖3。圖3全橋逆變器脈寬調(diào)制開關(guān)平均模型Fig．3PWMswitchaveragemodeloffullbridgeinverterCCM下，對于右半橋臂半橋電路而言，有ia1=ic0＜t＜dTsuc1p=uap0＜t＜dTsia1=0dTs＜t＜Tsuc1p=0dTs＜t＜Ts(23)整個周期內(nèi)平均可得:ia1=dicuc1p=du{ap(24)對于左半橋臂半橋而言，有ia2=00＜t＜dTsuc2p=00＜t＜dTsia2=－icdTs＜t＜Tsuc2p=uapdTs＜t＜Ts(25)整個周期內(nèi)平均可得:ia2=－(1－d)icuc2p=(1－d)u{ap(26)對整個全橋電路而言，有ia=ia1+ia2=(2d－1)ic(27)uc1c2=uc1p－uc2p=(2d－1)uap(28)比較式(5)與式(28)可知，兩者實質(zhì)一致(uc1c2=uAB，uap=uin，此時uin并不假定為恒定直流Uin，可用于直流側(cè)低頻紋波及直流側(cè)電壓突變評估)，可知狀態(tài)空間平均法與脈寬調(diào)制開關(guān)模型等效受控源具有內(nèi)在一致性。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]反激式微型逆變器建模方法[J]. 馮夏云,吳春華,汪飛.  電力系統(tǒng)自動化. 2016(14)
[2]風力發(fā)電統(tǒng)一模型評述[J]. 張磊,朱凌志,陳寧,姜達軍,劉艷章,趙大偉.  電力系統(tǒng)自動化. 2016(12)
[3]新能源發(fā)電模型統(tǒng)一化研究[J]. 張磊,朱凌志,陳寧,趙大偉,曲立楠.  電力系統(tǒng)自動化. 2015(24)
[4]基于發(fā)展的PWM Switch模型的Buck/Boost雙向直直變換器建模及分析[J]. 王建華,張方華,龔春英.  南京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2014(01)
[5]三相電壓型逆變器的模塊化平均模型研究[J]. 王潤新,湯天浩,劉進軍.  系統(tǒng)仿真學(xué)報. 2013(06)
[6]一種新型研究Boost電路大信號穩(wěn)定性的模型[J]. 杜韋靜,張軍明,張陽,錢照明.  電工技術(shù)學(xué)報. 2013(03)
[7]電力電子裝置典型模型的適應(yīng)性分析[J]. 王成山,高菲,李鵬,黃碧斌,丁承第,于浩.  電力系統(tǒng)自動化. 2012(06)
[8]鏈式靜止同步補償器動態(tài)模型建模方法[J]. 王軒,熊超英,傅堅,耿乾,孫生鴻,武守遠,林嘉揚.  中國電機工程學(xué)報. 2012(09)
[9]基于回轉(zhuǎn)器的Buck變換器大信號建模[J]. 張陽,張軍明,杜韋靜.  電工技術(shù)學(xué)報. 2011(S1)
[10]滯環(huán)電流控制逆變器建模及分析[J]. 王建華,張方華,龔春英,劉磊.  電工技術(shù)學(xué)報. 2010(06)



本文編號：3428015